CASTILLA LA MANCHA / JUNIO 03. LOGSE / QUÍMICA / OPCIÓN A / EXAMEN COMPLETO

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Óscar Poblete Benítez
hace 7 años
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1 OPCIÓN A 1.- El efluente residual de una empresa de tratamiento de superficies metálicas contiene un 0,2% en peso de ácido sulfúrico, debiendo ser neutralizado mediante la adición de hidróxido sódico. Concretamente, se pretenden tratar 125 litros de la corriente residual ácida con una disolución de hidróxido sódico 2,5 M. Calcula: a) el volumen de disolución de hidróxido sádico 2,5 M que es preciso utilizar para la neutralización completa del efluente residual. b) el ph de la disolución resultante si se añaden 50 ml más de los necesarios de la disolución de hidróxido sódico. (Datos: La densidad de la corriente residual es l g/cm 3 ; masas atómicas: H = 1, S = 32, O = 16) 2.- En la combustión completa en condiciones estándar de 6 litros de eteno (C 2 H 4 ), medidos a 27 C y 740 mm de Hg, se desprenden 314,16 KJ, quedando el agua en estado gaseoso. Calcula: a) La entalpía de combustión estándar del eteno. b) la entalpía de formación a. 298 K del eteno. c) la variación de entropía a 298 K para el proceso de combustión considerado (para los 6 litros de eteno). (Datos: Gº para la reacción de combustión del eteno es -1314,15 KJ/mol; Hºf (CO 2 (g)) = - 393,5 KJ/mol; Hºf (H 2 O (g)) = - 241,8 KJ/mol; R = 0,082 atm L / K mol) 3.- Justifica la verdad o falsedad de los siguientes enunciados: a) Una combinación posible de números cuánticos para un electrón situado en un orbital 2p es (2, 0, 0, 1/2). b) El primer potencial de ionización del Ne es superior al del Na. 4.- Para un determinado equilibrio químico en fase gaseosa se sabe que un aumento en la temperatura provoca el desplazamiento de la reacción hacia la izquierda mientras que un aumento de la presión provoca el desplazamiento de la reacción hacia la derecha. Indica justificadamente de cual de estos tres equilibrios se trata: a) A + B Ö C + D, exotérmica; b) A + B Ö C, endotérmica; c) 2 A Ö B, exotérmica. 5.- Formula y nombra dos posibles isómeros de fórmula C 4 H 8 O, indicando el tipo de isomería.

2 OPCIÓN B 1.- La reacción del dióxido de manganeso con bromato de sodio en presencia de hidróxido de potasio rinde como productos permanganato de potasio, bromuro de sodio y agua. a) Ajusta la ecuación iónica y molecular por el método del ion-electrón. b) Si el rendimiento de la reacción es del 75%, calcula los gramos de dióxido de manganeso necesarios para obtener 500 mi de una disolución 0,1 M de permanganato de potasio. (Datos: masas atómicas: Mn = 55, O = 16) 2.- Para el equilibrio A (s) Ö 2 B (g) a 35 ºC, la constante Kp vale 0,32 atm., encontrándose el compuesto A disociado en un 40%. Calcula: a) Las fracciones molares de A y de B en el equilibrio. b) La presión total del sistema. c) Las presiones parciales de los compuestos A y B. d) El valor de Kc. (Datos: R= 0,082 atm L / K mol) 3.- a) Explica cual es la hibridación de los orbitales de los átomos de carbono en la molécula de eteno. b) Indica si las moléculas de H 2 O y CO 2 presentan momento dipolar. 4.- Indica en los siguientes pares de iones cual es el de mayor radio: K + y Ca 2+ ; S 2- y Cl -. Justifica la respuesta. (Datos: números atómicos: K = 19, Ca = 20, S = 16, Cl = 17). 5.- Para la pila Cd /Cd 2+ // Ag + /Ag: a) indica las reacciones anódica y catódica. b) indica la reacción global de la pila y calcula su potencial normal. (Datos: Eº (Cd 2+ / Cd) = - 0,40 V; Eº (Ag + / Ag) = 0,80 V)

3 OPCIÓN A Solución 1 a) La reacción que se produce es: H 2 SO NaOH Na 2 SO H 2 O Como se trata de una neutralización, se verifica: Nº equivalentes ácido = nº equivalentes base O lo que es lo mismo: (N V)a = (N V)b Se conocen: Mb = Nb = 2,5 N Va = 125 L El Vb es el resultado pedido; luego se debe determinar la concentración de ácido en el efluente con los datos que aporta el enunciado: Con el volumen de efluente (125 L) y su densidad (1000 g/ L), se halla la mas que va a ser tratada: Masa efluente = g Con el % en masa de ácido en la muestra, se hallan los gramos de ácido presentes, y a continuación los moles contenidos en ellos: Masa ácido = 0, / 100 = 250 g Moles ác. sulfúrico = 250 / 98 = 2,55 moles Luego la molaridad será: M = 2,55 / 125 = 0,02 M Y la normalidad, el doble, al ser un ácido diprótico: Na = 0,04 N Ya se puede sustituir y averiguar el volumen de base: (N V)a = (N V)b

4 0, = 2,5 Vb Luego: Vb = 2,04 L b) Se determinan los moles contenidos en los 50 ml (0,05 L) de base 2,5 M añadida en exceso: M = moles / V (L) moles exceso de NaOH = 2,5 0,05 = 0,125 moles Ahora, se halla la concentración que, en el volumen total ( ,05 L), suponen esos moles en exceso de base: [OH - ]exceso = 0,125 / 125,05 = 9, M Por definición: poh = - log [OH - ] = 3 Y como: poh + ph = 14 ph = 14-3 = 11 El resultado es una disolución con carácter básico. Solución 2 a) Se escribe la reacción de combustión del eteno: C 2 H O 2 t 2 CO H 2 O Con los datos de volumen (6 L), temperatura (300 K) y presión (0,97 atm), se halla el volumen correspondiente en condiciones estándar: 298 K y 1 atm: (P V) / T = (P V )/ T (0,97 6) / 300 = (1 V ) / 298 De donde: V = 5,78 L

5 Moles eteno = (P V) / (R T) = (1 5,78) / (0, ) = 0,236 moles Se conocen los KJ desprendidos en la combustión de estos moles, luego se calculan los desprendidos en la combustión de un mol: 0,236 moles 314,16 KJ 1 mol x De donde: x = 1327,89 KJ/ mol = entalpía de combustión estándar del eteno. b) La reacción de la que se quiere conocer un dato termodinámico es: 2 C + 2 H 2 t C 2 H 4 Como se dispone de datos para las formaciones de agua, dióxido de carbono y de combustión del eteno, se recurre a la Ley de Hess, sumando algebraicamente las ecuaciones parciales de datos conocidos, haciendo luego lo mismo con dichos datos: H 2 + 1/2 O 2 t H 2 O C + O 2 t CO 2 C 2 H O 2 t 2 CO H 2 O La reacción pedida se obtiene sumando las dos primeras, multiplicadas por 2, y restando la última; luego haciendo lo mismo con los datos termodinámicos se tiene: Hºf C 2 H 4 = 2 Hºf H 2 O + 2 Hºc CO 2 - Hºc C 2 H 4 Hºf C 2 H 4 = 2 (- 241,8 ) + 2 (- 393,5) - (- 1327,89) = 57,29 KJ / mol c) Se toman los datos de entalpía y energía libre de Gibbs dados para la combustión de los 6 L de eteno, y se emplea la ecuación que relaciona ambas funciones de estado con la entropía (la de la energía libre de Gibbs): Gº = Hº - T Sº ,15 = - 314, Sº Luego: Sº = 3,35 KJ/ mol K = 3355,6 J / mol K

6 Solución 3 a) Falso, los números cuánticos dados corresponden a los valores de: n = 2 l = 0 m = 0 s = 1/2 Si corresponden a un electrón situado en un orbital 2p, el valor de "l" debería ser 1; los demás sí pueden ser correctos. b) Verdadero. La energía o potencial de ionización es la energía que se ha de suministrar a un átomo neutro, en estado fundamental y gaseoso para arrancarle el electrón más externo. Será menor cuanto menos atraído esté dicho electrón, o lo que es lo mismo, cuanto más lejos se encuentre del núcleo, porque el átomo tenga mayor radio, luego será más alto en el caso del Ne. Además, al tratarse éste, de un gas noble, tiene su última capa completa, luego es muy estable en su estado fundamental, sin necesitar perder (ni ganar) electrones. Solución 4 El Principio de Le Chatelier, dice que si sobre un sistema en equilibrio se introduce alguna modificación, el sistema tenderá a desplazarse en el sentido que se oponga a tal alteración: Si se aumenta la temperatura, el sistema tenderá a absorber calor, esto es, a desplazarse en el sentido en que la reacción sea endotérmica; luego será endotérmica en el sentido contrario al que está escrita. Un aumento de la presión hará que el equilibrio se desplace en el sentido en que sea menor el número de moles de gases, para que se mantenga: P V = cte. En este caso, habrá menos moles gaseosos a la derecha, pues hacia allí se va el equilibrio. Por tanto, se llega a la conclusión de que el equilibrio del que se está hablando es el c): 2 A Ö B, exotérmica. Solución 5 La isomería es un fenómeno que consiste en que dos o más compuesto poseen la misma fórmula molecular, pero distintas estructuras moleculares, y por tanto, diferentes propiedades físicas y químicas. Dos posibles isomeros del C 4 H 8 O serían: CH 3 - CH 2 - CO - CH butanona

7 CH 3 - CH 2 - CH 2 - CHO butanal Es isomería estructural de función, pues son dos compuestos con diferente grupo funcional, es decir, de distintas familias.

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